Улучшенное зрение позволило роботу-хирургу соединить живые ткани

Чтобы понять, что он видит, робот STAR освещает рабочую зону с помощью ближнего инфракрасного излучения и использует метод пленоптической визуализации для построения трехмерной модели того, что перед ним. Точно манипулировать операционными инструментами робот может благодаря тому, что его роботизированная рука может перемещаться свободно в пределах на 8 градусов больше, чем человеческая. Свои возможности автономный робот STAR продемонстрировал во время наложения швов на искусственные ткани (смотрите видео). Однако наибольшее впечатление робот-хирург произвел, когда провел операцию на живой ткани свиньи, сообщает Science Translational Medicine.

(A) Конструкция робота STAR. (B) Хирургическая деталь робота во время создания линейного шва на продольно разрезанной свиной кишке. (C) Сначала с помощью ближнего инфракрасного излучения робот определяет места, в которых необходимо соединить кровеносные сосуды таким образом, чтобы не повредить их проходимость. После пленоптическая камера создает область точек, по которым необходимо провести сшивание ткани. (D) Чтобы протестировать возможности робота STAR, ученые изменяли положение ткани. В результате этого система пересчитывала координаты точек, по которым нужно было сшить ткань (синим цветом отмечено начальное положение, красным – деформированное положение). (E) Ожидаемые и представленные результаты точности движений робота STAR в ходе пяти тестов на деформированной ткани. (F) Массив точек во время анастомоза, определенный системой зрения робота, до деформации (синие точки) и после (красные точки). (G) Перед наложением швов робот определил толщину ткани. Это гарантия того, что шовный интервал S будет меньше размера разреза H. Путем интерполирования отслеживаемые точки для соединения обновлялись в случае деформации положения ткани. Зелеными точками (на рисунке справа) отмечены места для швов. (H) После того, как робот сшил правый угол ткани, он переворачивает ее вручную таким образом, чтобы края передней стенки были близко друг к другу. В результате массив швов пересчитывается (синие точки) так, чтобы можно было продолжить непрерывно наносить шов далее.
Фото: Science Translational Medicine

Работая под руководством человека, робот STAR сумел сделать линейный шов и анастомоз (создание оперативным путем сообщения между полыми органами) участков тонкой кишки. При этом роботизированной системе удалось справиться с перечисленными выше задачами в пять раз быстрее, чем это сделали бы люди-хирурги.

Возможности робота STAR – это целый прогресс для области роботизированной хирургии. Ранее компьютеризированная система могла сделать точные разрезы, правильно вставить шовную иглу и даже завязать узлы. Однако роботы сильно ограничены своим плохим зрением: в грязной и переполненной жидкостями среде мягких тканей машинам сложно отследить, где внутренние органы начинают взаимодействовать друг с другом. Поэтому ранее роботов-хирургов рассматривали только в качестве дополнительного помощника для медиков.

Но останавливать развитие роботизированной хирургии на этом этапе ученые не собирались. К работе над созданием идеального робота-хирурга присоединились и специалисты из биомедицинского подразделения компании Alphabet Inc. (бывшая Google). На примере автономного робота STAR видно, что стремление к совершенству вознаграждается реальными результатами.